Vi er fulde af neutrinoer hele tiden. De er overalt, næsten ikke påviselige, flittes gennem normal stof. Vi ved næppe noget om dem - ikke engang hvor tunge de er. Men vi ved, at neutrinoer har potentialet til at ændre formen på hele universet. Og fordi de har denne magt, kan vi bruge universets form til at veje dem - som et team af fysikere nu har gjort.
På grund af fysik ændrer de mindste partiklers adfærd adfærden ved hele galakser og andre gigantiske himmelstrukturer. Og hvis du vil beskrive universets opførsel, skal du tage hensyn til egenskaberne for dets mindste komponenter. I en ny artikel, der vil blive offentliggjort i en kommende udgave af tidsskriftet Physical Review Letters, brugte forskere denne kendsgerning til at beregne massen af den letteste neutrino (der er tre neutrino-masser) fra præcise målinger af den store skala af universet.
De tog data om bevægelserne af ca. 1,1 millioner galakser fra Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, omrørte det med andre kosmologiske oplysninger og resultater fra meget mindre skalaer neutrino-eksperimenter på Jorden og fodrede al denne information til en supercomputer.
"Vi brugte mere end en halv million computertimer på at behandle dataene," sagde en medforfatter Andrei Cuceu, en doktorand i astrofysik ved University College London. "Dette svarer til næsten 60 år på en enkelt processor. Dette projekt skubbede grænserne for big data-analyse i kosmologi."
Resultatet bød ikke på et fast antal for massen af den letteste type neutrino, men det indsnævrede det: Denne art af neutrino har en masse, der ikke er større end 0,086 elektronvolt (eV), eller ca. seks millioner gange mindre end massen af et enkelt elektron.
Dette tal angiver en øvre grænse, men ikke en nedre grænse, for massen af de letteste neutrino-arter. Det er muligt, at det overhovedet ikke har nogen masse, skrev forfatterne i avisen.
Hvad fysikere ved, er, at mindst to af de tre arter af neutrino skal have en vis masse, og at der er et forhold mellem deres masser. (Dette papir sætter også en øvre grænse for den samlede masse af alle tre smagsstoffer: 0,26 eV.)
Forvirrende stemmer de tre massearter af neutrino ikke overens med de tre smag af neutrino: elektron, muon og tau. Ifølge Fermilab består hver smag af neutrino af en kvanteblanding af de tre massearter. Så en bestemt tau neutrino har en smule masseart 1 i sig, lidt af art 2 og en smule arter 3. Disse forskellige massearter tillader neutrinoerne at springe frem og tilbage mellem smagene, som en 1998 opdagelse (som vandt Nobelprisen i fysik) viste.
Fysikere identificerer måske aldrig perfekt masserne af de tre neutrino-arter, men de kan fortsætte med at komme nærmere. Massen bliver ved med at blive indsnævret, når eksperimenter på Jorden og målinger i rummet forbedres, skrev forfatterne. Og jo bedre fysikere kan måle disse bittesmå, allestedsnærværende komponenter i vores univers, jo bedre fysik vil være i stand til at forklare, hvordan det hele passer sammen.
